FSM有限状态机 01 游戏设计方法 (什么是有限状态机?)

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【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，设计最清晰易懂的游戏动画思路
【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，构建清晰动画
自动机、状态机和状态模式
JAVA+项目流程中状态多,如何设计便于维护？

【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，设计最清晰易懂的游戏动画思路

【游戏设计方法】01 FSM有限状态机--结合状态模式，构建清晰动画

在游戏开发的旅途中，时间如流水，不容停滞。

2024年的学习旅程虽然紧凑，但成效似乎并未如愿。

为了巩固所学，我决定通过写专栏的方式，分享学习心得，同时也方便日后复习。

FSM有限状态机 01 游戏设计方法 (什么是有限状态机?)

如果我的分享能帮助到你，避免你走弯路，那将是我最大的欣慰。现在，就让我们踏上游戏编程的探索之路！

面对大量动画需求，引擎自带的动画系统在初期或许足够直观，但当动画复杂度增加，问题也随之而来。

传统的if/else和switch结构可能导致代码混乱和耦合度加深。

回忆起初入游戏设计时，我曾尝试自定义动画控制，代码冗长且难以理解。

那时的自豪感如今看来却是浪费。

其实，有限状态机(FSM)能提供更简洁的解决方案。

有限状态机是一种数据结构，由状态、转换规则构成，是状态模式在游戏中的应用。

通过定义IState接口，我们为状态创建类，每个状态有自己的OnEnter和OnExit方法，实现清晰的动画控制。

在实践中，我们将动画分为站立、巡逻、追击和攻击等状态，通过枚举类、参数类和控制类的组合，实现简单敌人AI。

但要注意，设计模式并非银弹，它可能在团队协作中带来沟通难题。

尽管如此，有限状态机的思维方式在游戏设计中极为实用，它不仅适用于敌人AI，还可以扩展到场景切换和菜单设计等领域。

对于初学者，虽然非必须，但理解这种模式对于未来项目将大有裨益。

希望这篇文章能帮助你理解并应用有限状态机，如果你在学习过程中遇到问题，欢迎留言交流，共同进步。

参考文献:

自动机、状态机和状态模式

自动机、状态机与状态模式概述在深入探讨有限自动机与状态模式之前，我们先回顾一下它们在计算机科学领域中的应用背景。

有限自动机作为一种数学模型，常用于描述系统的状态与状态间的转换，而状态模式则是一种面向对象的设计模式，用于管理对象在不同状态下的行为变化。

两者虽然在概念上存在关联，但各自侧重的领域和应用有所不同。

有限自动机简介自动机理论是计算机科学中的一个核心概念，包括确定性有限自动机（DFA）和非确定性有限自动机（NFA），以及推理自动机（PDA）和图灵机等。

自动机理论广泛应用于编译器设计、正则表达式匹配、自然语言处理等领域。

以词法分析为例，通过自动机理论可以有效地将源代码拆解成一系列token，实现代码解析。

以一段Swift代码为例，自动机词法分析的过程可以分解如下：根据当前状态和输入字符生成新的状态，直至解析出所有token。

自动机由以下要素组成：状态、输入符号、转换函数、初始状态和接受状态。

状态机实例解析状态机是一种用于建模系统行为的抽象模型，通常由一组状态和引起状态转换的事件组成。

以自动售货机为例，状态机可以描述其在不同状态下的行为和转换规则，如等待投币、等待选择、出货、退币等。

通过定义一系列状态和事件，状态机能够精确描述系统在不同场景下的行为变化。

例如，在“等待投币”状态下，收到“投币”事件后转换到“等待选择”状态。

通过这种方式，状态机可以有效地管理复杂系统的状态转换。

状态模式概念与应用状态模式是一种设计模式，用于管理对象在不同状态下的行为变化。

它通过封装状态类，使得客户端对象的行为随状态对象的变化而变化。

状态模式适用于状态不多、状态转移简单，但业务逻辑复杂的场景，为状态机提供了一种实现方式。

状态模式包含以下组成部分：状态类、上下文类、状态接口和具体状态类。

应用领域广泛，如在自动售货机中，通过状态模式可以清晰地管理其在不同状态下的行为逻辑，实现业务逻辑的复用和扩展。

总结与比较自动机、状态机与状态模式在概念和应用上虽存在相似之处，但各自侧重的领域和应用场景有所不同。

自动机理论侧重于形式语言和计算研究，适用于语言模式处理；状态机广泛应用于工程和软件系统，用于管理系统的状态和行为；状态模式则是一种设计模式，用于封装对象在不同状态下的行为变化。

理解这些模式的特点和应用领域，有助于在实际问题中选择合适的工具和方法。